地質(zhì)聚合物的合成、結(jié)構(gòu)及其性能評(píng)價(jià)的研究.pdf

1、地質(zhì)聚合物是一種新型的堿激發(fā)膠凝材料,化學(xué)組成與沸石相近,物理形態(tài)上呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有有機(jī)聚合物、陶瓷、水泥等的優(yōu)良性能,并且具有原材料來源廣泛、制備方便、能耗小、基本不排放CO2,對(duì)環(huán)境友好,強(qiáng)度高、強(qiáng)度發(fā)展快、耐久性優(yōu)良、節(jié)約資源等獨(dú)特性能,因此近年來成為膠凝材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文為了從化學(xué)分析的角度建立簡(jiǎn)單的評(píng)析地質(zhì)聚合物結(jié)構(gòu)性能的方法,首先從與地質(zhì)聚合物結(jié)構(gòu)、組成相似的沸石的研究出發(fā),以高嶺土為主要原料和用化

2、工原料(水玻璃、NaOH、偏鋁酸鈉)均合成出結(jié)晶較好的4A沸石和其結(jié)晶前的沸石前軀體。結(jié)合XRD、FT-IR、SEM等技術(shù)手段對(duì)合成的4A沸石系列產(chǎn)品進(jìn)行物相鑒定并分析了兩種不同原料合成的沸石晶化過程和晶化機(jī)理的異同。同時(shí),用化工原料合成結(jié)晶較好的X沸石及其前軀體,對(duì)所合成的各類沸石樣品進(jìn)行比較分析其晶化過程,驗(yàn)證了在晶化初期,各類沸石樣品的基本的結(jié)構(gòu)單元都已經(jīng)形成。
　　對(duì)合成的樣品進(jìn)行NH4+交換實(shí)驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn)NH4+交換容量

3、隨著晶化時(shí)間的增長(zhǎng)而變大,直到晶化完全達(dá)到最大,并且無定形的沸石前驅(qū)體有一定的離子交換能力。尤其是用高嶺土合成的4A沸石離子交換能力在晶化前后數(shù)值相差很大,進(jìn)一步驗(yàn)證了原料不同,沸石的晶化機(jī)理不同。將離子交換的方法應(yīng)用到用高嶺土為主要原料合成的和沸石硅鋁比對(duì)應(yīng)的三類地質(zhì)聚合物上(Na-PS型,Na-PSS型Na-PSDS型),結(jié)果表明地質(zhì)聚合物具有和高嶺土為原料合成的沸石前驅(qū)體相近的離子交換能力,結(jié)合XRD驗(yàn)證了地質(zhì)聚合物具有類沸石前驅(qū)

4、體的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而表明可以用離子交換的方法來初步評(píng)價(jià)地質(zhì)聚合物的性能。
　　本文探索了合成地質(zhì)聚合物的主要原料高嶺土的改性工藝,利用離子交換的方法結(jié)合建筑上的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)考察了高嶺土的產(chǎn)地、煅燒溫度、煅燒時(shí)間對(duì)合成產(chǎn)物的影響,為地質(zhì)聚合物的進(jìn)一步研究確定合成主要原料高嶺土的各種條件和影響因素。并且提出了一種地質(zhì)聚合物合成中偏高嶺土活性的快速檢測(cè)方法。試驗(yàn)結(jié)果表明:產(chǎn)地相同的高嶺土經(jīng)不同溫度活化,其活性大小不同,蘇州高嶺土在800℃

5、煅燒6h后,其活性達(dá)到最大值,同時(shí)所合成的產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度達(dá)到60.6MPa,NH4+離子交換容量達(dá)到219.87mmol/L;產(chǎn)地不同的高嶺土經(jīng)相同溫度活化,其活性大小相差很大;用該方法所測(cè)定的偏高嶺土的活性Al2O3和SiO2總量的大小與其地質(zhì)聚合物硬化體的抗壓強(qiáng)度和NH4+交換容量有相關(guān)性。
　　本文還對(duì)摻入礦渣的地質(zhì)聚合物的性能進(jìn)行了研究,通過離子交換實(shí)驗(yàn)結(jié)合建筑上的實(shí)驗(yàn)對(duì)此膠凝材料的礦渣摻量、凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行分析,并判斷了此實(shí)